灌排高兴镇茶园系统规划设计

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1、目录、八、前言 第一章 灌区基本情况、基本资料二、示范区兴建的必要性和可行性 第二章 喷灌系统的选型和管道系统的布置、喷灌系统的选型二、选择喷头、确定喷头组合形式及组合间距三、管道系统布置 第三章 管道水力计算、喷灌制度拟定二、喷灌系统工作制度拟定三、管道水利计算四、水泵及动力选择10第一章 灌区基本情况一、基本资料1、地形资料:灌区位于日照市岚山区高兴镇。灌区东西宽360m，南北长 500m,具体地形见地形图。2、气象资料：项目区内多年平均降雨量858.3mm,降雨多集中于6-9 月份,占全年总降水量的 73%以上,年内降水分布不均及年际变化大,是 区内发生洪涝灾害的主要原因,常见的有干旱、

2、洪涝、霜冻等,其中干旱 对农业、牧业生产危害最大,以春旱、秋旱最为严重,素有“十年九旱” 之说。项目区多年平均气温12.6 C, 无霜期213天,多年平均风速3.4米/ 秒,最大冻土层深47厘米,多年平均水面蒸发量1164.5毫米。3、土壤资料：灌区土壤为壤土； 土壤渗透系数为12mm/h ； 土壤田间持 水率为25% （占干土重百分数）；土壤干容重1.4t/m?。4、作物种植资料：灌区农作物为经济园林以茶叶为主, EW 种植, 耕作层深度 0.30.4m, 生长期最大日平均耗水量为 5mm/d。5、水源资料：罐区内现有机井一眼，稳定动水位为38.0m时，水井出 水量为 80 m?/h。6、其

3、他资料：本地区供电有保证，喷灌设备充足。灌区所属村镇经济 较为发达，多数村民外出打工，人均年收入16860元。二、示范区兴建的必要性和可行性1、示范区兴建的必要性 项目区是该镇主要的茶叶种植区,年内降水分布不均及年际变化大，经 济发展受到制约。喷灌是一种先进的灌水方法，可以减少深层渗漏和田间无效蒸发，比 常规灌溉节水 40%-50%，而且又灌水均匀，不产生地面径流、保肥、省工省 地等优点。根据项目区水土资源条件，发展高技术的节水灌溉，扩大灌溉面积，增加农民收入，发展区域经济和改善周边生态环境都是十分必要的，也是 当地农民急切的愿望。2、示范区兴建的可行性项目区为该镇茶叶生产的重要基地,交通方便

4、，自然条件优越，土地平 坦，一面坡，土质适中，土壤肥沃，气候条件较好，适宜种植茶叶等多种 作物，且产量较高，项目区有机井一眼水量有保障，项目区农民对节水灌 溉，增加灌溉面积，有着较高的积极性，一次，在项目区发展喷灌各方面 条件都已具备，切实可行。第二章 喷灌系统的选型和管道系统布置一、喷灌系统选型 系统选型因地制宜，综合以下因素选择：水源类型及位置；地形地貌， 地块形状、土壤质地；作物生长期降水量，灌溉期间风速、风向；灌溉对 象；社会经济条件、生产管理体制、劳动力状况及劳动者素质；动力条件。 具体选择如下；（1）地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏，灌溉对象为蔬菜、茶园、 果树等经济作物及园林、

5、花卉和绿地的地区，选用固定式喷灌系统。（2）地面较为平坦的地区，灌溉对象为大田粮食作物；气候严寒、冻 土层较深的地区，选用半固定式喷灌系统和移动式喷灌系统。（3）土地开阔连片、地势平坦、田间障碍物少；使用管理者技术水平 较高；灌溉对象为大田作物、牧草等；集约化经营程度相对较高时，选用 大中型机组式喷灌系统。（4）丘陵地区零星、分散耕地的灌溉；水源较为分散、无电源或供电 保证率较低的地区，选用轻小型机组式喷灌系统。因为该地区地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏，灌溉对象为蔬菜、 茶园、果树等经济作物及园林、花卉和绿地的地区，选用固定式喷灌系统， 即干、支管采用地埋式固定PVC管道。二、选择喷头、确

6、定喷头组合形式及组合间距1、选择喷头根据喷灌工程技术规范(GB/T 500852007),粮食作物的物化指 标在 30004000 的范围内。初选ZY-2型喷头，喷嘴直径7.5/3.1 mm，工作压力0.25MPa,流量3.92 m3/h,射程18.6m。该类型喷头的雾化指标为Wh= 1000H/ D =1000X25/7.5 =3333(21)式中Wh喷灌的雾化指标；H喷头的工作压力水头，m；D喷头的主喷嘴直径，mm。 注：本式采用灌溉排水工程技术 P191 公式(7-6) 因此， ZY-2 型喷头满足作物对雾化指标的要求。2、确定喷头组合形式喷头的组合形式亦称喷头的布置形式，系指喷灌系统中

7、喷头间相对位置的安排。在设计射程相同时，喷头组合形式不同，支管和竖管或喷头的 间距也不同，喷头组合的原则是保证喷洒不留空白，并有较高的均匀度。 根据地块形状、系统类型、风向风速等因素综合考虑，此次选用正方型组 合。3、确定组合间距本喷灌范围灌溉季节风向多变，喷头宜做等间距布置。风速为 3.4m/s取 Ka=Kb=0.95，则a=b=KaR=0.951X8.6=17.67( m )(22)取 a=b=18 m注：本式采用灌溉排水工程技术 P198 公式(7-7)4、设计喷灌强度土壤允许喷灌强度p = 12 mm/h，按照单支管多喷头同时全圆喷洒情 况计算设计喷灌强度。C 二-二 1.692(23

8、)p 兀(兀 90) arccos(a 2R) + (a R 1 - (a 2R)2式中 c 布置系数，查表7-5pa喷头在支管上的间距R喷头射程24)注：本式采用灌溉排水工程技术 P190 查表 7-5式中K 二 l.O8vi.o94 二 1.08 x 3.4o.i94 二 1.369 wK 风系数，查表 7-6 wV风速 m/s注：本式采用灌溉排水工程技术 P191 查表 7-61000q兀R 21000 x 3.92兀 x 18.62=3.61(mm h)(25)式中q喷头流量， m 3.hP 无风条件下单喷头喷洒的平均喷灌强度，mmhs注：本式采用灌溉排水工程技术 P190 公式（7-

9、3）p 二 K C p 二 1.369 x 1.692x 3.61 二 8.36（mm； h）v p二 12mm h（ 2 6）w P s注：本式采用灌溉排水工程技术 P190 公式（ 7-4）管道系统布置喷灌区域地形平坦、中间偏上位置有机井一眼。基于上述情况，拟采 用干、支管两级布置。干管在地块中间位置东西方向穿越灌溉区域，两边 分水，支管垂直干管，平行作物种植方向南北布置。平面布置详图见图：第三章 管道水力计一、喷灌制度拟定喷灌的喷灌制度，主要是设计灌水定额，设计灌水周期等1、设计灌水定额：是指作为设计依据的最大灌水定额。当田间土壤含水量达到适宜于植 物生长的下限时就应进行喷灌；每次灌水量

10、不能超过土壤的保水能力，以 免发生深层渗漏。所以，设计灌水定额（以毫米计）可用下式计 算 m 二 10yh（ p -p ）/耳二 10 x 1.4 x 50 x （22.5% -15%）/0.8 二 65.6（mm）（31）设 1 2式中 m 最大灌水定额， mm；设Y土壤干密度，g/cm3；h计划湿润层深度，cm, 一般大田作物取4060cm,蔬菜取2030cm,果树取80100cm；耳喷洒水利用系数；B 适宜土壤含水量上限（质量百分比），可取田间持水量的185%95%；B 适宜土壤含水量下限（质量百分比），可取田间持水量的260%65%。公式（711）注：本式采用灌溉排水工程技术 P201

11、2、设计喷灌周期两次灌水的间隔时主要指植物耗水量最旺时期的允许最大时间间隔 间），即设计灌水周期（以天计），它可用下式计算(32)T ”二 m n= 656x08 二 10 5（取 10d）设 e5式中 Te注：本式采用灌溉排水工程技术 P201 二、喷灌系统工作制度拟定 1、喷头在一个位置上的喷洒时间设计灌水周期，计算值取整，d； 作物日蒸发蒸腾量，取设计代表年灌水高峰期平均值，mm/d；公式（713）33)喷头在一个位置上的喷洒时间可按下式确定t =设 I = 65.6 % 0.8 = 6.28（h）p8.36式中t喷头在一个工作位置的灌水时间，ho公式（714）34)注：本式采用灌溉排水

12、工程技术 P202 2、喷头每日可工作的喷点数 n =丄 = 15= 2.39（次）（取三次）d t +16.28 + 0y式中 ndt dt y喷头每日可以工作的喷点数；日灌水时间，h,参见表714；移动喷头时间，h,有备用喷头交替使用时取零，可根据实式中式中3、4、5、际情况确定。注：本式采用灌溉排水工程技术 P202 每次需要同时工作的喷头数n = = 560 = 18.6（个）（取 19 个） p n x T 3 x 10dn 同时工作的喷头数；pN灌区喷头总数注：本式采用灌溉排水工程技术 P202 每次需要同时工作的支管数n = = = 1.9（根）支 n 10喷头n 实际是 20

13、个 pn 每次同时工作的支管数支n 支管上的喷头数。 喷头注：本式采用灌溉排水工程技术 P202 运行方案取 2 根）公式公式公式715)35)716)36)717)根据同时工作的支管数以及管道布置情况，决定在干管两侧分别同时 运行一条支管，分别自干管两端起始向另一端运行。三、管道水力计算管道水力计算的任务有二，即确定适宜管径和计算水头损失1、管径的确定干管管径的确定根据系统运行方式，干管通过的流量为Q=3.92 X 10=39.2（m3/h）,主干 管通过的流量为Q=3.92X20=78.4（m3/h）,则D干=13 JQ = 13 x= 81.39（mm）（ 37 ）D 干=13= 13

14、x 784 = 115.11（mm）式中 Q管道流量，m3/h；D管径，mm。注：本式采用灌溉排水工程技术 P204公式（718）据此，选择干管时为了减少水头损失，确定采用规格90X2.8mm的 PVC管材，主干管采用125X3.9mm的PVC管材，承压能力为0.63MPa。支管管径的确定(38)39)支管管径可按下式求解h + AZ 0.2hwpQmh = f 支 LF式中 hwAZ同一支管上任意两喷头间支管段水头损失， mwd b两喷头的进水口高程差,m,顺坡铺设支管时AZ的值为负, 逆坡铺设支管时AZ的值为正；h 喷头设计工作压力水头， m；pf 摩阻系数，L管长，m；d 管道内径， mm；流量指数；管径指数。注：本式采用灌溉排水工程技术P204公式(720,723) 喷灌区域地形平坦， h 应为支管上第一个喷头与最末一个喷头之间的 w水头损失。式中，f 二 0.948 x 105, Q 二 3.92 x 10 二 39.2(m3. h)m 二 1.11.b = 4.77, L 二 171 m F 二 0.382, AZ 二 0，贝UQmh = f 支 LFwd b39.21.77=0.948 x 105 xx 17